第四章 南水北调工程实施方案
第一节 总体规划阶段
2000年9月,水利部提出了《南水北调工程实施意见》,重点分析了北方地区面临的缺水形势,就南水北调工程的总体布局、近期实施方案、投资结构与筹资方式、生态建设与环境保护等主要方面进行了分析论证,并先后征求了国家计委、中咨公司和部分资深专家的意见。
2000年9月27日,国务院召开南水北调工程座谈会,国务院总理主持会议,听取了水利部关于《南水北调工程实施意见》的汇报和国家计委、中咨公司及与会专家的意见,对南水北调工作作了重要指示。会议指出,南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目,南水北调工程的规划和实施要建立在节水、治污和生态环境保护的基础上,务必做到先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水。会议强调,南水北调工程的实施势在必行,但是各项前期准备工作一定要做好。关键在于搞好总体规划,全面安排,有先有后,分步实施。从此拉开了南水北调工程总体规划的序幕。
根据党的十五届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中关于“加紧南水北调工程的前期工作,尽早开工建设”的精神,以及中央领导的一系列重要指示,国家计委、水利部于2000年12月21—23日在北京召开了南水北调工程前期工作座谈会,建设部、国家环境保护总局、中咨公司以及北京市、天津市、河北省、山东省、河南省、江苏省、湖北省政府的负责人出席了会议。会议部署了南水北调工程的总体规划工作,要求南水北调工程沿线各省(直辖市)抓紧编制城市水资源规划,重点开展节水、治污、供水、水资源配置和水价调整等专项规划,把“三先三后”的原则真正落到实处;总体规划要在认真做好水资源合理配置的基础上,开展需调水量预测与分析;依据“统筹兼顾、全面规划、分期实施”的原则,研究论证南水北调工程的总体布局和分期实施方案;按照适应社会主义市场经济体制的要求,进一步推进水利工程建设与管理体制的改革。要通过南水北调工程的兴建,促进节约用水、水污染防治和生态系统修复,保障经济社会的稳定、健康发展。
南水北调工程总体规划按照“节水治污”“资源配置”“总体布局”和“机制体制”四个部分展开工作。
“节水治污”部分的工作重点是分析研究受水区和调水区的节水、治污以及生态环境保护三大问题,编制了《南水北调节水规划要点》《南水北调东线工程治污规划》和《南水北调工程生态环境保护规划》。
“资源配置”部分的工作重点是论证水资源的科学配置方案。通过分析北方受水区的缺水现状,研究规划水平年的需水要求,在充分考虑节水、治污、挖潜后的需调水量以及分析调水区水资源状况的基础上,确定合理的工程调水规模和方案,编制了《南水北调城市水资源规划》《海河流域水资源规划》和《黄淮海流域水资源合理配置研究》。
“总体布局”部分的工作重点是通过多种方案比选,论证工程总体布局和分期实施方案,编制了《南水北调东线工程规划(2001年修订)》《南水北调中线工程规划(2001年修订)》《南水北调西线工程规划纲要及第一期工程规划》和《南水北调工程方案综述》。
“机制体制”部分的工作侧重于研究南水北调工程的筹资方案、水价形成机制以及建设与管理体制,编制了《南水北调工程水价分析研究》和《南水北调工程建设与管理体制研究》。
《南水北调工程总体规划》(简称《总体规划》)是在上述四部分工作所形成的12个附件和45项专题研究的基础上经综合分析研究集成的。规划编制坚持民主论证、科学比选的原则,对社会各界和不少专家的建议进行了认真研究,对参与比选的重要线路都组织了现场复堪或查勘,补充或更新了大量基础资料。对12个附件开展了跨学科、跨部门、跨地区的技术协作。参与总体规划工作的单位,除了水利系统的10个规划、设计和科研单位外,还有国务院有关部(委、局、中心)的14个科研教育单位和南水北调东、中线工程沿线7省(直辖市)及44个地级市政府的计划、水利、建设、环保、国土、农业、物价等部门。参与规划与研究工作的涉及经济、社会、环境、农业、水利等众多学科的科技人员超过2000人。为了保证规划和研究成果的质量,水利部先后召开了近百次专家咨询会、座谈会和审查会,与会专家近6000人次,其中有中国科学院和中国工程院院士30人、110多人次,广泛听取了专家们的意见和建议。此外,水利部有关部门和流域机构曾多次与沿线各省(自治区、直辖市)政府的有关部门交换意见,相互沟通。
南水北调工程总体规划与以往的规划相比较,主要有四个方面的特点:
(1)把生态建设与环境保护放在更加突出的位置。黄淮海流域是我国严重缺水地区。20世纪80年代以来,由于长期干旱和经济社会的不断发展,水资源供需矛盾日趋尖锐,许多河道断流、湖泊干涸,地下水过量超采,地面沉降塌陷,水体严重污染,直接危及人民群众的身体健康,制约经济社会的可持续发展。总体规划强调南水北调的根本目标是改善和修复黄淮海平原和胶东地区的生态环境。同时,在保证调水区可持续发展的基础上,高度重视调水区的生态建设和环境保护,科学合理确定南水北调工程的调水规模。
(2)在水资源合理配置的基础上确定调水规模。南水北调工程的近期供水目标,主要是城市的生活和工业用水,同时兼顾农业和生态用水。解决农业缺水主要依靠发展节水灌溉、调整种植结构等措施,提高农业用水的效率。同时,将城市挤占的农业用水份额退还给农业,以及将城市污水处理达标后的水量部分供给农业。在丰水季节,通过合理调度还可直接向农业和生态补水。在充分考虑节水、治污和挖潜的基础上,合理配置受水区的生活、生产、生态用水。经论证,规划到2050年南水北调东、中线和西线工程多年平均调水规模分别为148亿m3、130亿m3和170亿m3,合计为448亿m3。
(3)工程建设实行统筹兼顾、全面规划、分期实施。考虑到受水区的需水量增长是一个动态过程,节水、治污和配套工程建设将有一个实施过程,生态建设和环境保护也需要有一个观察和实践的过程,对南水北调工程的实施应当既积极而又慎重。经论证,东线和中线将分别按三期和二期建设,其一期工程可以先期实施。东线工程将在加强治污和水质保护的基础上,一期工程抽江规模89亿m3(其中新增抽江规模39亿m3,江苏现有的年调水能力50亿m3),向山东供水16.8亿m3。中线工程将以加坝扩容后的丹江口水库为水源,一期工程调水规模为95亿m3,向黄河以北输水63亿m3。东线和中线一期工程将分别于2007年和2010年前建成。西线工程要继续进行前期工作,规划分三期建设,一期工程将于2010年前后开工,年调水规模为40亿m3。
(4)建立适应社会主义市场经济体制改革要求的建设管理体制和水价形成机制。按照“政府宏观调控、准市场运作、现代企业管理、用水户参与”的原则,分析论证了中央和地方共同出资建设,按各地需水量多少筹集地方资本金,组建有限责任公司作为南水北调主体工程项目法人的必要性和可行性;按照“还贷、保本、微利”和实行两部制水价的原则,论证了建立新的水价形成机制的重要性和现实性。东线和中线工程口门水价测算以及受水区用水户水价承受能力分析的成果表明,南水北调主体工程可以实现良性运行。
水利部于2002年1月完成了《南水北调工程总体规划(征求意见稿)》,并于2002年2月初分别送国家计委、财政部、农业部、建设部、交通部、国家环境保护总局6部(委、局)以及京、津、冀、豫、鄂、鲁、苏、皖、陕9省(直辖市)人民政府征求意见。与此同时,国家计委和水利部多次听取了有关部门和部分院士、专家的意见。2月25日向全国政协进行了汇报。2月26日向全国人大农业与农村委员会进行了汇报。
国务院有关部(委、局)、南水北调东线和中线工程沿线有关省(直辖市)人民政府和中国科学院、中国工程院部分院士及各方面专家基本同意《总体规划》提出的水资源配置、总体布局、工程规模、分期实施方案、工程投资估算和经济财务评价等。部(委、局)的意见相对比较集中在运营机制与管理体制上,地方政府的意见相对比较集中在工程规模与筹资方案上,但都共同希望尽早实施南水北调工程,在“十五”期间抓紧开工建设东线一期工程和中线一期工程,以缓解北方严重缺水的状况。
根据征求的各方面意见,水利部对《总体规划》进行了认真修改,于2002年7月完成了《总体规划》及12个附件,与国家计委联合呈报国务院审批。
一、南水北调工程总体布局与实施安排
(一)南水北调工程总体布局
长江是我国最大的河流,水资源丰富且较稳定,多年平均径流量约9600亿m3,特枯年有7600亿m3。长江的入海水量约占天然径流量的94%以上。从长江流域调出部分水量,缓解北方地区缺水是可行的。这是南水北调工程选择以长江为水源的基本依据。同时,从长江调水地理条件优越。长江自西向东流经大半个中国,上游靠近西北干旱地区,中下游与最缺水的黄淮海平原及胶东地区相邻,兴建跨流域调水工程在经济技术条件方面具有显著优势。
从社会、经济、环境、技术等方面,在反复分析比较了50多种规划方案的基础上,逐步形成了分别从长江下游、中游和上游调水的东、中线和西线三条调水线路。总体规划经过进一步的分析论证,仍推荐东、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系,逐步构成以“四横三纵”为主体的中国大水网。这样的总体布局,有利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局,对协调北方地区东、中部和西部可持续发展对水资源的需求,具有重大的战略意义。
全面分析研究我国的地势、山脉、水系、水土资源分布状况和经济社会现状及其发展趋势,是拟定以长江为水源的南水北调工程布局的依据。南水北调工程东、中线和西线三条线路的总体布局,可基本覆盖黄淮海流域、胶东地区和西北内陆河部分地区,基本可以安全、经济地解决北方缺水地区的需水与供水矛盾。西线工程布设在我国最高一级台阶的青藏高原上,居高临下,具有供水覆盖面广的优势。但是长江上游水量相对有限,且工程艰巨,投资较大,主要向黄河上中游和西北内陆河部分地区供水,相机向黄河下游补水。中线工程近期从长江的支流汉江引水,远景从长江三峡库区补水,从第三台阶的西侧通过,可自流向黄淮海平原大部分地区供水。东线工程位于第三台阶的东部,直接从长江干流下游取水,水量丰富,但因输水线路所处的地势较低,在黄河以南需逐级抽水北送,黄河以北可以自流,宜向黄淮海平原东部和胶东地区供水。
东、中线和西线三条线路,可利用黄河由西向东贯穿我国北方的天然优势,采取工程措施后可以与黄河相连接,并通过优化运行调度,实现南水北调工程和黄河之间的水量合理调配。东线工程可利用现有的东平湖退水闸或穿黄工程的南岸输水渠退水闸向黄河补充长江水,又可通过位山引黄渠道、胶东地区输水工程由黄河补充山东的部分用水量。中线工程一方面在穿黄工程南岸设置了退水闸,遇汉江、淮河丰水年,在黄河枯水时可向黄河补水;另一方面规划了从黄河待建的西霞院水库与中线总干渠的连接渠,遇汉江特枯年份,可引黄河水进入中线总干渠应急补水,提高黄河以北地区的供水保证程度。西线工程建成后,除向黄河上中游和西北内陆河部分地区补水外,也可通过黄河向东线和中线的输水渠道补水。随着黄河上游西北各省(自治区)的经济社会发展和用水量的增加,必将减少进入黄河干流和下游的水量。故在西线未实施前,由于东线和中线的实施,可补充下游沿黄两岸的供水不足,也有利于保证上游西北地区的用水,支持西部大开发。
随着“四横三纵”骨干水网的逐步形成和畅通,各流域和水系之间通过建设控制建筑物进行水力连接,运用现代化的测报、预报以及通信和监控手段,实现大范围的水资源优化调度,可较大幅度地提高各地区的供水保证程度和充分发挥南水北调工程的效益。
规划东、中线和西线到2050年调水总规模为448亿m3,可基本缓解受水区水资源严重短缺的状况,并逐步遏制因严重缺水而引发的生态环境日益恶化的局面。
东线工程从长江下游引水,水源丰沛,可利用现有泵站和河道,工程较简单,投资较小,易于分期建设。黄河以南需建13级泵站提水,总扬程65m。输水工程有90%以上可利用现有河道,沿线有洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖等湖泊调蓄。沿线现有河道、湖泊均有行洪、排涝、航运和调水功能,省际和地区间水事矛盾多,运行管理较复杂。沿线水质污染严重,尤其是南四湖和东平湖周边地区污染特别严重,处理难度较大,这是实施东线工程的难点。
中线工程地理位置优越,可基本自流输水,工程投资较大;水源水质好(为Ⅱ类水),规划输水干线与现有河道全部立交,水质易于保护;输水渠线所处位置地势较高,可解决京、津、冀、豫4省(直辖市)京广铁路沿线的城市供水问题,还有利于改善生态环境;沿线省(直辖市)要求实施中线工程的积极性高。近期从丹江口水库取水,虽然可调水量比从长江干流取水相对较少,但已能满足近期北方城市缺水需要,技术经济条件优越。远景可根据黄淮海平原的需水要求,从长江三峡库区调水到汉江,有充足的后续水源。作为中线近期水源的丹江口水库,从保证调水并结合防洪的要求考虑,需要按正常蓄水位170m加高大坝,安置移民约25万人。为避免和减轻调水对汉江中下游工农业取水、航运和生态环境的影响,需要采取必要的工程措施。此外,输水总干渠上能够直接用于调蓄的在线水库较少,需要采取科学调度来保证供水。
西线工程从长江上游通天河和大渡河、雅砻江及其支流调水,与黄河上游距离较近,控制范围大,可向黄河上中游6省(自治区)及西北内陆河部分地区供水,也可向黄河中、下游相机补水,为西部大开发提供水资源保障,改善西部地区的生态环境,有效缓解黄河下游的断流问题。该工程引水的水源点多,调水区的水质好,但因地处长江上游,水量相对有限。为此,远景还可考虑从怒江、澜沧江等河流调水。西线工程位于青藏高原东南部,属高寒缺氧地区,自然环境较为恶劣,交通不便,且处于褶皱强烈、活动断裂较为发育的强地震带,地质条件较为复杂,工程技术难点相对较多,工程投资大。
三条调水线路虽各有其难点,但均可以克服和解决。在南水北调各个时期的前期工作中,分别对存在的问题进行了深入的分析研究,提出了解决方案。
综上所述,南水北调工程东、中线和西线三条调水线路,各有其合理的供水范围和供水目标,并与四大江河形成一个有机整体,可相互补充。实现“四横三纵”的总体布局,可充分发挥多水源供水的综合优势,共同提高受水区的供水保证程度。要解决黄淮海流域、胶东地区和西北内陆河部分地区的缺水问题,三条调水线路都需要建设。
(二)南水北调工程实施安排
为了使南水北调工程调水规模与经济社会发展的不同阶段及其经济、环境和水资源承载能力基本适应,《南水北调工程总体规划》提出了工程分期建设方案,在规划的50年期间内,南水北调工程将分三个阶段实施。
2002—2010年为实施南水北调工程近期阶段。2010年以前完成东线一、二期工程和中线一期工程,年总调水规模约200亿m3。主体工程静态投资1450亿元。与此同时,力争西线一期工程项目在2010年左右具备开工条件。南水北调东线一期工程和中线一期工程前期工作比较成熟,2002年可开工建设能够单独发挥效益的单项工程。
2011—2030年为实施南水北调工程中期阶段,主要是建设东线第三期、中线第二期工程和西线一、二期工程,年调水规模约增加168亿m3,累计达到368亿m3左右。主体工程静态投资1480亿元。同时,积极做好西线三期工程以及中线工程后续水源的前期工作。
2031—2050年为实施南水北调工程远期阶段,即实施西线三期工程,年总调水规模约增加80亿m3,累计达到448亿m3左右,主体工程静态投资约1930亿元。同时,积极做好西线工程后续水源建设的前期工作。
二、东线工程规划
东线工程利用江苏省已建的江水北调工程,逐步扩大调水规模并延长输水线路。从长江下游扬州附近抽引长江水,利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送,并连通起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水:一路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河,经扩挖现有河道进入南运河,自流到天津,输水主干线全长1156km,其中黄河以南646km,穿黄段17km,黄河以北493km;另一路向东,通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海,全长701km。
江苏省从1961年建设江都泵站开始,经过40年的建设,在苏北地区初步建成抽引江水的江水北调工程和自流引江的东引工程两大供水系统,江水北调工程以江都抽水站为起点,以京杭运河为输水骨干河道,可输水至连云港、徐州及南四湖的下级湖。现已建成的江都、淮安、淮阴、泗阳、刘老涧、皂河、刘山、解台、沿湖等9个梯级22座泵站,总装机容量18.5万kW。该工程具有抽江400m3/s(考虑备用,实际抽江能力为508m3/s)的规模,近10年平均抽江水量约33亿m3,干旱年抽江水量可达60亿~70亿m3。截至2000年,已经具备向南四湖的下级湖输水30m3/s的能力。大部分抽水泵站可在汛期结合当地骨干排水河道进行排涝。东引工程以三江营和泰州引江河高港枢纽为引水口门,经新通扬运河、卤汀河、泰东河等河道向里下河地区和沿海滩涂垦区输水,引水能力为715m3/s。此外,还可以利用通榆河一期工程输水50m3/s到苏北灌溉总渠以北地区。
东线工程前期工作始于20世纪50年代初,1972年大旱以后,开始编制东线工程规划,于1976年完成《南水北调近期工程规划报告》,1990年提出了《南水北调东线工程修订规划报告》,1992年提出了《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》。2001年11月完成的《南水北调东线工程规划(2001年修订)》是第二次规划修订成果。
(一)工程规模及水量分配
东线工程的主要供水范围是黄淮海平原东部和胶东地区,达18万km2。主要的供水目标是解决津浦铁路沿线和胶东地区的城市缺水以及苏北地区的农业缺水,补充鲁西南、鲁北和河北东南部农业用水以及天津市的部分城市用水。东线工程除调水北送外,还兼有防洪、除涝、航运等综合效益,也有利于作为我国重要历史遗迹的京杭大运河的保护。
东线工程的水源地是长江干流的下游,水量丰富、稳定,水质良好,可调水量主要取决于工程规模。确定东线工程合理调水规模需要考虑在尽可能利用原有河道或扩大输水河道时,不对当地的防洪、排涝和航运产生较大影响,并具有经济技术合理性。
东线工程除解决沿线城市缺水,并可为江苏江水北调地区的农业增加供水,补充京杭大运河航运用水以及为安徽洪泽湖周边地区提供部分水量,据此确定东线工程的总调水规模为:抽江水量148亿m3(流量800m3/s);过黄河水量38亿m3(流量200m3/s);向胶东地区供水21亿m3(流量90m3/s)。
东线工程完成后,多年平均增加供水量106.2亿m3(未包括江苏省江水北调工程的现状供水能力),扣除输水损失后,净增供水量90.7亿m3。考虑江苏省江水北调工程已经发挥效益的现实,参照现行的调度原则,经过调节计算拟定了黄河以南各调蓄湖泊的北调控制水位,一般情况下,当湖泊水位低于控制水位时,受水区只使用新增泵站抽水能力抽引江水北调,湖泊内蓄水量供当地使用。
(二)工程线路
东线工程输水线路的地形是以黄河为脊背,向南北倾斜。在长江取水点附近的地面高程为3~4m,穿黄工程处约为40m,天津附近为2~5m。黄河以南需建13级泵站提水,总扬程约65m。输水线路通过洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖四个调蓄湖泊。两个相邻湖泊之间的水位差在10m左右,各规划建设3级泵站。南四湖的下级湖和上级湖之间设1级泵站。东线工程输水线路共分为八段,黄河以南输水线路分为五段、13个梯级,另三段是穿黄工程段、黄河以北输水线路段和胶东地区输水线路段。
第一段长江至洪泽湖,该段利用现有的里运河和即将开挖的三阳河、潼河,以及淮河入江水道三路输水。
第二段洪泽湖至骆马湖,利用现有的中运河及徐洪河双线输水。
第三段骆马湖至南四湖,利用中运河接韩庄运河、不牢河以及房亭河三路输水。
第四段南四湖段,除利用全湖输水外,须在部分湖段开挖深槽,并在二级坝建泵站抽水入南四湖上级湖。
第五段南四湖以北至东平湖,扩挖梁济运河、柳长河输水,新建长沟、邓楼、八里湾3个梯级泵站,由八里湾提水至东平湖老湖区。
第六段穿黄河工程段,穿黄位置选在解山和位山之间,包括南岸输水渠、穿黄枢纽和北岸穿越位山引黄渠道埋涵三部分。
第七段黄河以北输水线路段,扩挖小运河,新开临清—吴桥输水干渠,在吴桥县城北入南运河,利用南运河输水至天津九宣闸,再经马厂减河入天津北大港水库。
从长江到天津北大港水库输水主干线长约1156km,其中黄河以南646km,穿黄段17km,黄河以北493km;分干线总长约795km,其中黄河以南629km,黄河以北166km。
第八段胶东地区输水线路段,从东平湖至威海市米山水库,分为三段,西段由东平湖经济南至引黄济青干渠的分洪道节制闸,长240km;中段利用现有引黄济青渠道,从分洪道节制闸至宋庄分水闸,长142km,有2级泵站;东段从引黄济青干渠的宋庄分水闸至威海米山水库,长319km,建7级泵站。其中,西段240km列入南水北调东线主体工程,其他段工程单独立项建设。
(三)调蓄工程
黄河以南利用洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖进行水量调蓄,现状总调节库容33.9亿m3,规划将洪泽湖蓄水位由现状的13.0m抬高至13.5m,骆马湖由23.0m抬高至23.5m,南四湖下级湖由32.5m抬高至33.0m。抬高三个湖泊的蓄水位后,总调节库容可增加至46.9亿m3;规划并利用东平湖老湖区蓄水,调节库容2亿m3。南四湖的上级湖和东平湖蓄水位是否抬高,需在可行性研究阶段进一步论证及确定。
黄河以北规划扩建河北的大浪淀、千顷洼和加固天津的北大港水库等,总调节库容约10亿m3。
(四)泵站工程
东线工程利用现有的泵站16座,总装机容量14.9万kW,规划在东线输水干线上新建泵站51座,新增总装机容量52.9万kW。
(五)治污工程
为保证东线工程输水水质达到国家地表水Ⅲ类的要求,在东线规划区内,规划实施清水廊道工程、用水保障工程和水质改善工程,形成 “治理、截污、导流、回用、整治”五位一体的治污工程体系。治污项目共5类369项,包括城市污水处理工程135项、截污导流工程33项、工业结构调整工程38项、工业综合治理工程150项、流域综合整治工程13项。
三、中线工程规划
中线工程从长江支流汉江丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿线开挖渠道,经唐白河流域西部过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口,沿黄淮海平原西部边缘,在郑州以西孤柏嘴处穿过黄河,沿京广铁路西侧北上,可基本自流到北京、天津,受水区范围15万km2。从陶岔渠首闸至北京团城湖,输水总干线全长1267km,其中黄河以南477km,穿黄段10km,黄河以北780km。天津干线从河北省徐水县分水向东至天津外环河,长154km。
(一)可调水量与工程规模
根据1956—1997年水文系列分析,汉江流域水资源总量为582亿m3,丹江口以上水资源总量为388亿m3,占全流域的66.7%。经对汉江上游用水消耗调查分析,预计2010年和2030年丹江口水库入库水量分别为362亿m3和356亿m3;考虑汉江中下游地区未来经济社会和生态环境的需水要求,在建设兴隆枢纽、引江济汉、改扩建沿岸部分引水闸站和局部整治航道工程后,2010水平年丹江口水库多年平均需下泄水量162.2亿m3,2030水平年需下泄水量165.7亿m3。据此,丹江口水库可调水量为120亿~140亿m3,保证率为95%的干旱年份可调水量为62亿m3。总体规划确定中线工程的调水规模为130亿m3左右。
中线工程分两期实施。一期工程多年平均调水量95亿m3,渠首设计流量350m3/s,加大流量420m3/s,供水范围包括豫、冀、京、津。二期工程在一期工程的基础上扩大输水能力35亿m3,多年平均调水量达到130亿m3。
(二)水源工程
中线工程近期从丹江口水库引水,后期结合未来北方受水区需水要求的变化,将长江作为后续水源比选方案加以研究。
丹江口水库于1958年开工建设,1973年建成初期规模,坝顶高程162m,正常蓄水位157m,相应库容174.5亿m3,死水位140m,相应库容76.5亿m3。水库的主要任务是防洪、发电、供水、航运,为防洪而预留的库容为55亿~77亿m3。水电站总装机容量90万kW,保证出力24.7万kW,年发电量38亿kW·h,是华中电网的主要调峰电站。在库区河南省淅川县境内建有陶岔引水闸和清泉沟引水隧洞,分别为河南省刁河灌区150万亩和湖北省清泉沟灌区210万亩农田供水,枯水年份的供水量约15亿m3。
规划将丹江口水库大坝加高14.6m,坝顶高程为176.6m,正常蓄水位从157m提高至170m,水库由不完全年调节提升为不完全多年调节,相应库容达到290.5亿m3,新增库容116亿m3。比较现状,新增防洪库容33亿m3,新增兴利库容49.5亿~88.3亿m3。大坝加高后,一期工程的多年平均调水规模为95亿m3,特枯年份调水量为62亿m3,基本满足需调水量的要求;同时,可使汉江中下游防洪标准由20年一遇提高到100年一遇,两岸14个民垸70多万人可基本解除洪水威胁。丹江口水库的主要任务将调整为防洪、供水、发电、航运。
(三)输水工程
渠首在丹江口水库陶岔闸,沿伏牛山南麓山前岗垄、平原相间地带向东北方向延伸,在方城县城南过江淮分水岭垭口进入淮河流域,在鲁山县跨过(南)沙河和焦枝铁路经新郑市北部到郑州,在郑州以西约30km的孤柏嘴处穿越黄河,然后沿京广铁路西侧向北,在安阳西北过漳河,进入河北省,从石家庄西北穿过石津干渠和石太铁路,至徐水县分水两路,一路向北跨北拒马河后进入北京市团城湖,另一路向东为天津供水。
1.输水工程形式比选
输水工程比较了全线渠道、全线管涵、明渠为主局部管涵等多种输水方式,还研究比较了黄河以北分高线、低线的输水线路。渠首分别研究了800m3/s、630m3/s、500m3/s、350m3/s、250m3/s、150m3/s等6种引水规模。对输水工程共研究比较了6类30多个方案。
明渠方案调水量大、工程投资少、水价低,并可在丰水年加大流量输水,便于兼顾农业和生态用水,但占地较多,水量损失较大,需要采用输水安全及质量保护设施。管涵方案水量损失小、占地少、输水安全性高,但投资大、水价高,且难以兼顾农业和生态用水,与明渠在同等输水规模条件下相比较,投资和水价均高出一倍以上。因此,管道方案一般适用于小规模输水。根据北方受水区的需水要求,经技术经济综合分析比较,总干渠采用以明渠为主、局部管涵的方案。
明渠全断面衬砌,与交叉河道全部立交。对地质条件复杂、人口聚集、高填方渠段和交叉建筑物密集的渠段,将采用管涵方式。如总干渠的北京段因交叉建筑物密集,天津渠线段因坡降较陡,需穿越大清河分蓄洪区等原因,规划采用管涵输水。
由于总干渠的调蓄工程较少,为了提高北调水的利用率,有专家提出黄河以北分高、低线输水的方案,高线给城市供高保证率的水,低线用引黄入淀线路供水到白洋淀,形成一条新海河,又称生态河。对此,在总体规划中进行了深入研究,考虑黄河以北有许多现有河道可以输水,可以通过总干渠设置的分水口向这些河、渠分水,现阶段不宜另开一条生态河,避免增加投资、占地和多消耗水量。规划还考虑从黄河西霞院水库至中线北平皋开挖连接渠,长约60km,将黄河与中线总干渠相连接。因此,通过中线渠道与沿线河流、渠道交叉处的分(退)水设施,在汉江、淮河或黄河水量较丰时,可以向河道、渠道放水,给农业和生态扩大补水。
2.输水总干渠
输水总干渠(含天津干线)穿越大小河流686条,其中集水面积大于20km2的205条。全线有交叉建筑物1774座,其中与河渠交叉建筑物832座,铁路交叉建筑物42座,公路桥735座,分水口门73处,节制闸51座,退水闸38处,泵站3座。
3.穿黄工程
穿黄工程是中线总干线上规模最大、条件最复杂、单项工期最长的关键性交叉建筑物。几十年来,对穿黄线路和方式经过长期研究,曾比较了与黄河平交、立交和平立交多种方案,最后选择了立交。穿黄位置在伊洛河口—郑州铁路桥54km黄河河段内比较了桃花峪、牛口峪和孤柏嘴等10多条穿黄线路,选择了位于黄河郑州铁路桥以西约30km,孤柏嘴附近的李村和满沟两条穿黄线,相距约2km。工程结构型式研究了隧洞和渡槽两种方案。
(四)调蓄工程
中线工程的调蓄考虑了以下原则和措施:①将丹江口水库、汉江中下游及受水区的地表水、地下水作为一个大系统,统一进行供水调度,充分发挥丹江口水库的调蓄作用;②在受水区将现状已向城市供水的已有大中型水库参与调节计算,其中位置较高、中线工程不能直接充蓄的水库,可对受水区供水进行补偿调节;③对位置较低,中线工程可以直接充蓄,但不能向总干线输水的水库、洼淀,作为附近城市供水的调节水库;④增加在线调节水库,为提高北京、天津供水保证率,宜改扩建河北省徐水县境内的瀑河水库,调蓄库容2.1亿m3。
输水线路东西两侧现有向城市供水的水库和洼淀19座,总调蓄库容67.5亿m3;可充蓄的调节水库、洼淀调蓄库容10.9亿m3。
(五)汉江中下游治理工程
中线工程从丹江口水库多年平均调水为130亿m3时,对汉江中下游生活、生产和生态用水将有一定的影响,通过兴建兴隆水利枢纽、引江济汉工程,改扩建沿岸部分引水闸站,整治局部航道等四项工程,减少或消除因调水产生的不利影响。规划确定的一期工程调水规模为95亿m3,对汉江中下游影响较小但考虑到环境问题的复杂性和敏感性,仍安排了汉江中下游上述四项治理工程项目;第二期工程将视环境状况变化等因素,再考虑兴建其他必要的水利枢纽。
四、西线工程规划
西线工程是在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿穿过长江与黄河分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞,调长江水入黄河上游。
(一)可调水量与工程规模
西线工程的供水目标,主要是解决涉及青、甘、宁、蒙、陕、晋等6省(自治区)黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。结合兴建黄河干流上的大柳树水利枢纽等工程,还可以向临近黄河流域的甘肃河西走廊地区供水。
通过对规划区各调水河流20余处引水枢纽的分析研究,规划选定了三个调水区,即雅砻江的2条支流和大渡河的3条支流,多年平均径流量61亿m3,可调水量40亿m3;雅砻江阿达枢纽处多年平均径流量71亿m3,可调水量50亿m3;通天河侧坊枢纽处多年平均径流量124亿m3,可调水量80亿m3。规划区三个调水区多年平均总径流量256亿m3,可调水总量170亿m3,分别占引水枢纽处河流径流量的65%~70%。
综合分析可调水量和缺水量,以及经济技术合理性等综合因素,规划确定西线工程调水规模为170亿m3。西线工程分三期实施,一期工程年调水40亿m3,二期工程增加年调水50亿m3,三期工程增加年调水80亿m3。
(二)工程规划
在通天河、雅砻江、大渡河三条河及其支流上的引水河段内共研究了20余座引水枢纽,分析比较了30多条引水线路。通过技术经济分析比较,淘汰了全部抽水和全部明渠方案,选择其中以自流和隧洞输水为主的5条引水线路。经综合选比,确定西线调水的工程布局为:从大渡河和雅砻江支流调水的达曲—贾曲自流线路(简称“达—贾线”);从雅砻江调水的阿达—贾曲自流线路(简称“阿—贾线”);从通天河调水的侧坊—雅砻江—贾曲自流线路(简称“侧—雅—贾线”)。
达—贾线:在大渡河支流阿柯河、麻尔曲、杜柯河和雅砻江支流泥曲、达曲5条支流上分别建引水枢纽,联合调水到黄河支流贾曲,年调水量40亿m3,输水期为10个月。该方案由“五坝七洞一渠”串联而成,输水线路总长260km,其中隧洞长244km,明渠16km。
“五坝”即在5条引水河流上各建一座引水枢纽,即达曲的阿安、泥曲的仁达、杜柯河的上杜柯、麻尔曲的亚尔堂和阿柯河的克柯。坝高分别为115m、108m、104m、123m、63m,年引水量分别为7亿m3、8亿m3、11.5亿m3、11.5亿m3、2亿m3。“七洞”即利用线路通过河流的地形,将输水隧洞自然分为七段,全长244km,其中达曲—泥曲段长14km、泥曲—杜柯河段长73km、杜柯河—结壤段长33km、结壤—麻尔曲段长3km、麻尔曲—阿柯河段长55km、阿柯河—若果郎段长16km、若果郎—贾曲段长50km。最长洞段73km,最大洞径9.58m。“一渠”即隧洞出口由贾曲到黄河的16km明渠。
阿—贾线:在雅砻江干流阿达建引水枢纽,引水到黄河支流的贾曲,年调水量50亿m3。该方案主要由阿达引水枢纽和引水线路组成,枢纽大坝坝高193m,水库库容50亿m3。引水起点阿达枢纽坝址高程3450m,由隧洞输水。在达曲接达—贾联合自流线路,平行布置输水隧洞一直到黄河贾曲出口,高程3442m。输水线路总长304km,其中隧洞288km(最长洞段73km,洞径10.4m);明渠长16km。
侧—雅—贾线:在通天河上游侧坊建引水枢纽,坝高273m,输水到德格县浪多乡汇入雅砻江,顺流而下汇入阿达引水枢纽,布设与雅砻江调水的阿—贾自流线路平行的输水线路,调水入黄河贾曲,年调水量80亿m3。侧坊枢纽坝址高程3542m,死水位3770m,雅砻江浪多乡入口处高程3690m。侧坊—雅砻江段输水线路长度204km,其中,两条隧洞平行布置,每条隧洞长202km,分7段,最长洞段62.5km,洞径9.58m;明渠2km。雅砻江—贾曲段线路与从雅砻江调水的阿—贾自流线路相同,线路长度304km,其中两条平行隧洞的长度288km,可分为8段,最长洞段73km,洞径9.58m。
五、南水北调工程总体规划成果
南水北调工程总体规划阶段的主要成果是《南水北调工程总体规划》、12个附件,以及45个专题研究成果,成果清单详见表4-1-1。
2002年8月23日,国务院总理主持召开国务院第137次总理办公会议,审议了《南水北调工程总体规划》。会议原则同意《南水北调工程总体规划》;同意成立国务院南水北调工程领导小组;同意通过提高水价建立南水北调工程建设基金;原则同意江苏三阳河工程和山东济平干渠工程在总体规划批准后,今年年内开工。要求国家计委、水利部根据会议提出的意见,对汇报稿作进一步修改后,提请中央政治局常委会审议。2002年10月9日,国务院总理主持召开国务院第140次总理办公会,复议并通过了丹江口水库大坝加高工程的立项申请,要求抓紧开展丹江口水库大坝加高工程库区淹没实物指标调查和移民安置规划工作。
表4-1-1 南水北调工程总体规划成果清单
续表
续表
按照国务院第137次和140次总理办公会议精神,国家计委和水利部对南水北调工程总体规划做了认真修改,并受国务院委托,于2002年10月10日向中共中央政治局常务委员会作了汇报,中央领导审议并通过了《南水北调工程总体规划》,并于2002年12月23日批复了《南水北调工程总体规划》。要求抓紧做好各项前期工作,尽早实施南水北调工程,早日通水,造福于人民。
12月27日上午10时,南水北调工程开工典礼在北京人民大会堂和江苏省、山东省施工现场同时举行,国务院总理朱镕基在北京人民大会堂主会场宣布南水北调工程开工。从此,举世瞩目的南水北调工程将历史性地由规划阶段转入新的前期工作和部分单项工程实施阶段,东、中线一期工程正式开工建设。